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绪论 1

0.1　电机与电力拖动系统 1

0.2　电机与电力拖动系统在国民经济中的作用与发展趋势 1

0.2.1　电机与电力拖动系统在国民经济中的作用 1

0.2.2　电机与电力拖动技术的发展概况 2

0.3　本课程的性质、内容和任务 3

0.4　本课程的学习方法 5

第1章　电机理论中常用的基本知识和基本定律 6

1.1　磁场的基本知识 6

1.1.1　电流的磁效应 6

1.1.2　磁路的几个基本物理量 7

1.2　安培环路定律——电生磁 7

1.3　磁路的欧姆定律 8

1.4　电磁感应定律——磁变生电 9

1.5　电磁力定律——电磁生力 10

1.6　电路定律 11

1.7　常用的铁磁材料及其特性 11

1.7.1　铁磁材料的磁化特性 11

1.7.2　铁磁材料的损耗 13

本章小结 15

思考题 16

练习题 16

第2章　直流电机 18

2.1　直流电机的工作原理 18

2.1.1　直流电动机的工作原理 18

2.1.2　直流发电机的工作原理 20

2.1.3　直流电机的可逆原理 20

2.2　直流电机的结构、额定值及主要系列 21

2.2.1　直流电机的结构 21

2.2.2　直流电机的额定值 23

2.2.3　国产直流电机的主要系列 24

2.3　直流电机的电枢绕组 24

2.3.1　电枢绕组的一般知识 24

2.3.2　单叠绕组 26

2.3.3　单波绕组 28

2.4　直流电机的磁场 30

2.4.1　直流电机的励磁方式 30

2.4.2　直流电机的空载磁场 31

2.4.3　直流电机的电枢反应和负载磁场 32

2.5　直流电机的电枢感应电动势和电磁转矩 34

2.5.1　直流电机的电枢感应电动势 35

2.5.2　直流电机的电磁转矩 36

2.6　直流电动机的运行原理 37

2.6.1　直流电动机的基本方程式 38

2.6.2　并励直流电动机的工作特性 41

2.6.3　他励直流电动机的机械特性 42

2.6.4　串励直流电动机的机械特性 51

2.6.5　复励直流电动机的机械特性 52

2.7　直流发电机的运行原理 53

2.7.1　直流发电机的基本方程式 53

2.7.2　直流发电机的工作特性 55

2.7.3　并励直流发电机的自励过程和自励条件 57

2.8　直流电机的换向 58

2.8.1　直流电机换向过程的物理现象 59

2.8.2　改善换向的方法 61

2.8.3　环火与补偿绕组 62

本章小结 62

思考题 65

练习题 65

第3章　直流电动机的电力拖动 67

3.1 电力拖动系统的动力学基础 67

3.1.1　单轴电力拖动系统的运动方程式 67

3.1.2　多轴电力拖动系统的运动方程式 69

3.2　各类生产机械的负载转矩特性 74

3.2.1　恒转矩负载特性 74

3.2.2 通风机负载特性 75

3.2.3 恒功率负载特性 75

3.2.4　实际的负载特性 76

3.3　电力拖动系统稳定运行的条件 76

3.3.1　电力拖动系统平衡运转的概念 76

3.3.2　电力拖动系统稳定运行的概念 77

3.3.3　电力拖动系统稳定运行的条件 78

3.4　直流电力拖动系统的动态分析 79

3.4.1　电力拖动系统的机械过渡过程 79

3.4.2　电力拖动系统的机械-电磁过渡过程 83

3.5　他励直流电动机的起动 86

3.5.1　他励直流电动机直接起动时存在的问题 86

3.5.2　他励直流电动机的起动方法 86

3.6 他励直流电动机的调速 90

3.6.1　调速的性能指标 91

3.6.2 调速方法 93

3.6.3　调速方式与负载类型的配合 97

3.7　他励直流电动机的制动 103

3.7.1　他励直流电动机的能耗制动 104

3.7.2　他励直流电动机的反接制动 107

3.7.3　回馈制动 112

3.7.4　制动状态小结 114

3.8　工程中的实例分析 116

本章小结 118

思考题 120

练习题 122

第4章　变压器 125

4.1　变压器的基本工作原理和结构 125

4.1.1　变压器的基本结构 125

4.1.2　变压器的基本工作原理 127

4.1.3　变压器的额定值及分类 128

4.2　单相变压器的空载运行 129

4.2.1　变压器空载运行时的电磁关系 129

4.2.2　空载运行时的电压方程式、等效电路及相量图 132

4.3　单相变压器的负载运行 133

4.3.1　变压器负载运行的电磁关系 133

4.3.2　变压器负载运行的基本方程式 134

4.3.3　变压器负载运行的等效电路及相量图 135

4.4　变压器的参数测定 138

4.4.1　空载试验 138

4.4.2　短路试验 139

4.5　标幺值 140

4.5.1　标幺值的概念 140

4.5.2　基值的选取及标幺值的计算 141

4.6　变压器的运行性能和特性 143

4.6.1　变压器的电压变化率及外特性 143

4.6.2　变压器的效率特性 145

4.7　三相变压器 147

4.7.1　三相变压器的磁路系统 148

4.7.2　三相变压器电路系统——联结组 148

4.7.3　三相变压器电路系统及磁路系统对电动势波形的影响 151

4.8　变压器的并联运行 153

4.8.1　变压器并联运行的条件 153

4.8.2　对并联运行条件的分析 154

4.9　其他用途的变压器 156

4.9.1 自耦变压器 156

4.9.2　仪用互感器 157

本章小结 158

思考题 159

练习题 160

第5章　异步电动机 162

5.1　三相异步电动机的结构及额定值 162

5.1.1　三相异步电动机的结构 162

5.1.2　三相异步电动机额定值及主要系列 164

5.2 异步电动机的定子绕组 165

5.2.1　交流绕组的构成原则及分类 165

5.2.2　交流绕组的基本知识 165

5.2.3　三相双层绕组 166

5.2.4　三相单层绕组 170

5.3　三相异步电动机的定子磁动势与磁场 172

5.3.1　单相绕组的磁动势 172

5.3.2　三相绕组的合成磁动势 177

5.4　三相异步电动机定子绕组的感应电动势 180

5.4.1　导体的感应电动势 180

5.4.2　整距线圈的感应电动势 181

5.4.3　短距线圈的感应电动势 182

5.4.4　线圈组的电动势 182

5.4.5　相电动势和线电动势 184

5.5　三相异步电动机的工作原理及运行状态 185

5.5.1　三相异步电动机的基本工作原理 185

5.5.2　三相异步电机的转差率与三种运行状态 185

5.6　三相异步电动机的电磁关系 186

5.6.1　三相异步电动机空载运行电磁关系 186

5.6.2　三相异步电动机负载运行电磁关系 188

5.6.3　转子静止时的三相异步电动机 189

5.6.4　转子转动时的三相异步电动机 189

5.7　三相异步电动机的基本方程式、等效电路和相量图 190

5.7.1　三相异步电动机的基本方程式 190

5.7.2　异步电动机的等效电路 191

5.7.3　异步电动机的相量图 194

5.8　三相异步电动机的功率与转矩 195

5.8.1　三相异步电动机的功率流程图及功率平衡方程式 195

5.8.2　三相异步电动机的转矩平衡方程式 197

5.9　三相异步电动机的参数测定 198

5.9.1　空载试验 198

5.9.2　短路试验 199

5.10　三相异步电动机的工作特性 200

5.10.1　三相异步电动机的工作特性 200

5.10.2　用直接负载法计算工作特性 201

5.11　单相异步电动机 203

5.11.1　单相异步电动机的工作原理 203

5.11.2　等效电路 204

5.11.3　起动方法 205

本章小结 206

思考题 207

练习题 208

第6章　三相异步电动机的电力拖动 209

6.1　三相异步电动机的机械特性 209

6.1.1　三相异步电动机机械特性的三种表达式 209

6.1.2　三相异步电动机的固有机械特性与人为机械特性 214

6.2　三相异步电动机的起动 217

6.2.1　三相异步电动机的固有起动特性 217

6.2.2　三相异步电动机的直接起动 218

6.2.3　三相笼型异步电动机的减压起动 219

6.2.4　三相笼型异步电动机的软起动 226

6.2.5　高起动性能的三相笼型异步电动机 228

6.2.6　三相绕线转子异步电动机的起动 230

6.3 三相异步电动机的调速 235

6.3.1 变极调速 236

6.3.2　变频调速 240

6.3.3　改变定子电压调速 247

6.3.4　绕线转子异步电动机转子串电阻调速 249

6.3.5　绕线转子异步电动机双馈调速及串极调速 250

6.3.6　利用电磁转差离合器调速（滑差电动机） 256

6.4　三相异步电动机的制动状态 257

6.4.1　反接制动 258

6.4.2　回馈制动 260

6.4.3　能耗制动 262

6.4.4　三相异步电动机制动状态小结 266

6.5　绕线转子电动机进行调速和制动时其电阻和转速的计算 266

本章小结 273

思考题 275

练习题 276

第7章　三相同步电机 278

7.1　三相同步电机的结构、工作原理及额定数据 278

7.1.1　三相同步电机的结构 278

7.1.2　三相同步电机的工作原理 280

7.1.3　三相同步电机的额定数据 281

7.1.4　三相同步电动机的型号 282

7.2　三相同步电动机的电枢反应 282

7.2.1　三相同步电动机空载时的磁场 282

7.2.2　三相同步电动机负载时的电枢反应 283

7.3　三相同步电动机的电动势平衡方程式、等效电路与相量图 287

7.3.1　三相隐极式同步电动机的电动势平衡方程式、等效电路与相量图 287

7.3.2　三相凸极式同步电动机的电动势平衡方程式、等效电路与相量图 289

7.4　三相同步发电机的电动势平衡方程式、等效电路与相量图 291

7.4.1　三相隐极式同步发电机的电动势平衡方程式、等效电路与相量图 291

7.4.2　三相凸极式同步发电机的电动势平衡方程式与相量图 292

7.5　三相同步电动机的矩角特性 293

7.5.1　功率和转矩关系 293

7.5.2　功角特性和矩角特性 293

7.5.3　同步电动机的稳定运行区与过载能力 296

7.6　三相同步电动机的功率因数调节与V形曲线 298

7.6.1　功率因数的调节 298

7.6.2　同步电动机的V形曲线 299

7.7　三相同步电动机的起动 301

7.7.1　异步起动法 301

7.7.2　辅助电动机起动法 302

7.7.3　变频起动法 302

本章小结 302

思考题 304

练习题 304

第8章　控制电机 306

8.1　伺服电动机 306

8.1.1　直流伺服电动机 306

8.1.2　交流伺服电动机 308

8.1.3　交流伺服电动机与直流伺服电动机的性能比较 312

8.2　测速发电机 313

8.2.1 直流测速发电机 313

8.2.2　交流测速发电机 314

8.3　无刷直流电动机 317

8.3.1　无刷直流电动机的基本结构 317

8.3.2　无刷直流电动机的工作原理 317

8.3.3　无刷直流电动机的电磁转矩和运行特性 320

8.3.4　无刷直流电动机的PWM控制方式 321

8.4　步进电动机 323

8.4.1　反应式步进电动机的基本结构和工作原理 324

8.4.2　步进电动机的运行特性 326

8.5 自整角机 329

8.5.1　自整角机的结构及分类 329

8.5.2　力矩式自整角机的工作原理 330

8.5.3　控制式自整角机的工作原理 332

8.5.4　自整角机的应用举例 334

8.6 旋转变压器 334

8.6.1　旋转变压器的结构及分类 334

8.6.2　正余弦旋转变压器 335

8.6.3 线性旋转变压器 340

8.7　直线电动机 341

8.7.1　直线异步电动机 341

8.7.2　直线直流电动机 342

本章小结 343

思考题与练习题 345

第9章　电动机容量的选择 347

9.1　概述 347

9.2　电动机的发热与冷却规律 348

9.2.1　电动机的热平衡方程式 348

9.2.2　电动机的发热过程 349

9.2.3　电动机的冷却过程 350

9.2.4　电动机的工作方式 350

9.3　连续工作制电动机容量的选择 352

9.3.1　连续恒定负载下电动机容量的选择 352

9.3.2　连续周期变化负载时电动机容量的选择 353

9.4　短时工作制电动机容量的选择 358

9.4.1　选用连续工作制电动机 358

9.4.2　选用专为短时工作方式而设计的电动机 359

9.5　断续周期工作制电动机容量的选择 360

9.6　电动机容量选择的工程方法 364

9.6.1　用统计法选择电动机容量 364

9.6.2　用类比法选择电动机容量 365

9.7　电动机种类、额定电压、额定转速和型式的选择 365

9.7.1　电动机种类的选择 365

9.7.2　电动机额定电压的选择 365

9.7.3　电动机额定转速的选择 366

9.7.4　电动机型式的选择 366

本章小结 366

思考题 367

练习题 368

参考文献 372